JP3799698B2

JP3799698B2 - Tunnel construction device

Info

Publication number: JP3799698B2
Application number: JP33994496A
Authority: JP
Inventors: 与志雄西田; 真吾立岩; 研吾松尾
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: JPH10176496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメント同士をボルトで締結してトンネルを構築するトンネル構築装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機によって掘削された掘坑の内面には、複数のセグメントがボルトナットによって軸方向および周方向に組立られ、トンネルが構築される。詳しくは、新たに組付けるべき組付セグメントは、エレクタと呼ばれる組付装置で把持され、既に組付けられた既設セグメントの隣に移動される。そして、それらセグメント同士をボルトナットで連結してトンネルを構築していく。
【０００３】
近年、上記エレクタに、セグメント同士を連結するためのボルトナットを自動的に締結する締結手段を設け、ボルトナットの締結を人手によらずに自動的に行うものが開発されている。しかし、このように自動締結する場合には、締結手段にボルトナットを供給するボルトナット供給機構が必要となり、装置の複雑化を招いていた。
【０００４】
そこで、セグメントの内周面の端部に凹設されたボルト箱穴の壁面に、セグメント同士を連結するボルトを仮保持するための凹み部を設け、その凹み部に弾性体リングを介してボルトの頭部を仮保持させておき、そのボルトの軸部をエレクタに設けた補助ハンドで把持して引き抜き、そのボルトを締結手段に受け渡すことにより、上記ボルト供給機構を省略したものが提案されている（特開平8-158799号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合、すべてのセグメントのボルト箱穴内に、ボルトを仮保持するための凹み部および弾性体リングを特別に設ける必要があり、コスト高となる。また、仮保持したボルトの軸部を把持して引き抜き、そのボルトを締結手段に受け渡すための補助ハンドが新たに必要となる。また、補助ハンドから締結手段へのボルトの受け渡しをボルト箱穴内にて行っているため、ボルト箱穴に大きな空間が必要となり、セグメントの強度上好ましくない。
【０００６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、ボルト供給機構が不要となり、構造簡潔にして低コストなトンネル構築装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、組付セグメントの端部に、ネジ穴を設けてそのネジ穴にセグメント同士を連結するためのボルトを仮締めし、既設セグメントに、上記ボルトが挿通されてそのボルト頭部が係止される挿通穴を設け、上記組付セグメントを把持して既設セグメントの隣に移動するエレクタに、把持した組付セグメントのネジ穴に仮締めされたボルトの頭部を保持して着脱する着脱手段を設けたものである。
【０００８】
本発明によれば、エレクタが組付セグメントを把持した後、エレクタに設けられた着脱手段が、組付セグメントのネジ穴に仮締めされたボルトの頭部を保持してボルトを一旦取り外す。ここで、エレクタが組付セグメントを把持すると、組付セグメントとエレクタとが一体となって同一の座標系となるため、エレクタに設けられた着脱手段は、組付セグメントのネジ穴に仮締めされたボルトの頭部を的確に保持でき、ボルトを確実に取り外すことができる。
【０００９】
その後、エレクタが組付セグメントを既設セグメントの隣に移動させた後、上記着脱手段が、組付セグメントから取り外したボルトを既設セグメントの挿通穴を通して再び組付セグメントのネジ穴に締め付け、既設セグメントと組付セグメントとを連結する。ここで、組付セグメントとエレクタとが一体となって同一の座標系となっているので、エレクタに設けられた着脱手段は、組付セグメントのネジ穴に対してボルトを緩めたときと常に同じ位置関係を再現でき、把持したボルトを組付セグメントのネジ穴に的確に締め込むことができる。
【００１０】
このように、組付セグメントのネジ穴に仮締めされたボルトを用いてセグメント同士を連結するようにしたので、ボルト供給機構が不要となる。また、セグメントの端部から突出したボルトの頭部を着脱手段で保持して着脱するので、従来のようにボルト軸部を保持する補助ハンドが不要となり、低コストとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
本実施形態に係るトンネル構築装置に用いるセグメントを図３(a),(b),(c) に示す。図示するようにセグメント１ａ，１ｂ，１ｃのトンネル軸方向後方の端部の組付面２には、セグメント１同士を連結するためのボルト３が締め込まれるネジ穴４が、セグメント１の周方向に沿って複数設けられている。これらネジ穴４には、上記ボルト３がそれぞれ仮締めされている。
【００１３】
また、上記セグメント１のトンネル軸方向前方の内周面５には、上記ボルト３を径方向内方から挿入するためのボルト箱穴６が、セグメント１の周方向に沿って複数設けられている。これらボルト箱穴６のセグメント１の端部側の壁面７には、上記ボルト３が挿通される挿通穴８が、それぞれ設けられている。挿通穴８は、その穴径がボルト３の軸部３ａより大きく且つボルト３の頭部３ｂより小さく形成されており、ボルト３の軸部３ａが挿通されたときに多少のクリアランス（余裕）が生じるようになっている。
【００１４】
かかるセグメント１の側断面を図１(a) に示す。図１(a) において、セグメント１の右側がトンネル後方（立坑側）であり、左側がトンネル前方（切羽側）である。このセグメント１は、図１(b) に示すようにエレクタ９の把持部１０に把持される。エレクタ９は、新たに組付けるべき組付セグメント１を把持し、それを既に組付けられた既設セグメント１の隣の位置に移動するものである。
【００１５】
エレクタ９には、当該エレクタ９によって把持した組付セグメント１のネジ穴４に仮締めされたボルト３の頭部３ｂを保持し、そのボルト３をネジ穴４から着脱する着脱手段１１ａが設けられている。着脱手段１１ａは、エレクタ９にトンネル径方向に沿って設けられた径方向ガイド１２と、径方向ガイド１２に係合して移動する径方向移動台１３と、径方向移動台１３にトンネル軸方向に沿って設けられた軸方向移動ガイド１４と、軸方向移動ガイド１４に係合して移動する軸方向移動台１５と、軸方向移動台１５に設けられボルト６の頭部３ｂを保持して正逆回転させるボルト保持部１６とを有している。
【００１６】
図１(b) に示すように、エレクタ９によって組付セグメント１を把持したならば、図１(c) に示すように、径方向移動台１３と軸方向移動台１５とを適宜移動させ、ボルト保持部１６を組付セグメント１のネジ穴４に仮締めされたボルト３の頭部３ｂに被嵌させる。このとき、エレクタ９が組付セグメント１を把持しているため、組付セグメント１とエレクタ９とが一体となって同一の座標系となり、エレクタ９に設けられたボルト保持部１６は、軸方向と径方向と２方向の自由度のみで、組付セグメント１のネジ穴４に仮締めされたボルト３の頭部３ｂを的確に保持できる。
【００１７】
次に、ボルト保持部１６によりボルト３を緩める方向に回転させながら軸方向移動台１５をトンネル後方に移動させ、保持したボルト３をネジ穴４から引き抜く。引き抜いたボルト３は、その頭部３ｂがボルト保持部１６に保持され、組付セグメント１から離間される。次に、径方向移動台１３をトンネル内方に移動させ、ボルト保持部１６およびそれに保持したボルト３を、図２(d) に示すように組付セグメント１を既設セグメント１の隣に移動する際に邪魔にならない位置に移動させる。
【００１８】
そして、図２(d) に示すように組付セグメント１をエレクタ９によって既設セグメント１の隣に移動させ、図２(e) に示すように、径方向移動台１３をトンネル外方に移動させると共に軸方向移動台１５をトンネル前方へ移動させ、ボルト保持部１６およびそれに保持されたボルト３を既設セグメント１のボルト箱穴６に挿入する。そして、ボルト保持部１６によりボルト３を締める方向に回転させながら、軸方向移動台１５をトンネル前方へ移動させ、ボルト３を既設セグメント１の挿通穴８を通して組付セグメント１のネジ穴４に締め込む。
【００１９】
このとき、組付セグメント１とエレクタ９とが一体となって同一の座標系となっているので、エレクタ９に設けられたボルト保持部１６は、組付セグメント１のネジ穴４に対してボルト３を緩めたときと常に同じ位置関係を再現でき、把持したボルト３を組付セグメント１のネジ穴４に的確に締め込むことができる。なお、ボルト３（オネジ）とネジ穴４（メネジ）とは、僅かなズレでもこれらを螺合することはできず、無理をすればネジを舐めてしまうため、本実施形態のように正確な位置関係を再現できる事は重要である。
【００２０】
他方、ボルト保持部１６は、既設セグメント１の挿通穴８とは切り離されており同一の座標系とはなっていないため、ボルト保持部１６のボルト３を挿通穴８の中心に正確に挿通させることはできないが、挿通穴８の穴径はボルト３の軸部３ａの直径よりも多少大きく形成されているため、そのクリアランスの範囲であればボルト保持部１６のボルト３と挿通穴８との位置関係がズレても、ボルト３を挿通穴８に通すことができる。すなわち、挿通穴８とボルト保持部１６とが切り離されて同一の座標系となっていなくても、セグメント１，１同士の連結は問題なく行うことができる。
【００２１】
その後、図２(f) に示すように、エレクタ９の把持部１０を組付セグメント１から切り離してエレクタ９を離間移動させ組付が完了する。
【００２２】
このように、組付セグメント１のネジ穴４に仮締めされたボルト３を用いてセグメント１，１同士を連結するようにしたので、セグメント１をボルト３で自動組立する装置についてボルト供給機構が不要となり、低コストとなる。また、セグメント１の端部から突出したボルト３の頭部３ｂをエレクタ９に設けた着脱手段１１のボルト保持部１６で保持して着脱するので、従来のようにボルト３の軸部３ａを保持する補助ハンドが不要となり、低コストとなる。よって、構造簡潔にして低コストなトンネル構築装置が実現できる。
【００２３】
以上、トンネル軸方向に隣接するセグメント１，１同士（リング間のセグメント同士）を連結する場合について述べたが、トンネル周方向に隣接するセグメント同士（ピース間のセグメント同士）を連結する場合も同様である。ピース間のセグメント同士の連結を、図３および図４を用いて以下に述べる。
【００２４】
まず、図３(a) に示すセグメント１ａをエレクタ９で把持して、着脱手段１１ａによって前述した図１(a),(b),(c) および図２(d),(e),(f) の手順で既設セグメント１に組付ける、このセグメント１ａの内周面の周方向の両端部には、上述した軸方向のものと同様のボルト箱穴６が形成されている。ボルト箱穴６の端部側の壁面７には、上述した軸方向のものと同様の挿通穴８がそれぞれ設けられている。
【００２５】
次に、図３(b) に示すセグメント１ｂをエレクタ９で把持して、図４に示すように上記セグメント１ａの周方向の隣に組付ける。このセグメント１ｂには、図３(b) に示すように、周方向の一端にボルト箱穴６が形成されてその壁面７に挿通穴８が形成され、他端にネジ穴４が形成されてボルト３が仮締めされている。この図３(b) に示すセグメント１ｂは、エレクタ９で把持されてエレクタ９に設けられた図５に示す着脱手段１１ｂ（後述する）によってボルト３が取外され、そのネジ穴４側が図４に示す既設セグメント１ａ（図３(a) のセグメント）の周方向の隣に移動される。
【００２６】
その後、着脱手段１１ｂに保持されたボルト３が既設セグメント１ａの挿通穴８を通して再び組付セグメント１ｂのネジ穴４に締め込まれ、セグメント１ｂがセグメント１ａに連結される。このようにして組付けられたセグメント１ｂの周方向の隣に、同様に図３(b) に示すようなセグメント１ｂを連結する。最後に、図３(c) に示すように周方向の両端部にネジ穴４とボルト３を有するセグメント１ｃをエレクタ９で把持し、着脱手段１１ｂによって図４に示すように、既設セグメント１ｂの間に連結する。
【００２７】
以上説明したように、ピース間のセグメント１を連結する場合でも、組付セグメント１をエレクタ９で把持しそれらが一体となった状態で、把持した組付セグメント１のネジ穴４に仮締めされたボルト３をエレクタ９に設けられた着脱手段１１ｂによって着脱するので、ボルト３を着脱手段によって確実に着脱できる。また、既設セグメント１の挿通穴８と着脱手段１１ｂで把持したボルト３とは、切り離されて同一の座標系とはなっていないが、挿通穴８とボルト軸部３ａとの間に所定のクリアランスがあるため、その範囲のズレであれば問題なく挿通させることができる。
【００２８】
以下に、上述した着脱手段１１ａ，１１ｂおよび把持部１０を有するエレクタ９について図５〜図１１を用いて説明する。
【００２９】
図５は、エレクタ９をトンネル軸方向後方から見た図であり、図６は上記エレクタ９を左側面から見た図である。図中、吊ビーム２０は、図示しない旋回機構によってトンネル周方向に旋回自在となっていると共に、シリンダ２１によってトンネル径方向に移動自在となっている。
【００３０】
吊ビーム２０には、トンネル軸方向に自在に移動するフレーム２２が、ガイドロッド２３を介して取り付けられている、フレーム２２には、リング間のセグメント１をボルト３で連結するためのリング間の着脱手段１１ａと、ピース間のセグメント１をボルト３で連結するためのピース間の着脱手段１１ｂと、組付セグメント１を把持する把持部１０とが設けられている。リング間の着脱手段１１ａは、トンネル周方向に所定間隔を隔てて４個配置されている。ピース間の着脱手段１１ｂは、把持したセグメント１の周方向の両端部に配置されている。
【００３１】
把持部１０の概要を図７に示す。図示するように、把持部１０は、シリンダ２４で昇降移動される先端テーパ状の位置決めピン２５と、シリンダ２６で昇降移動されるブロック２７と、ブロック２７に回転自在に取り付けられた保持ピン２８と、保持ピン２８の先端部に設けられたフック２９とを有している。上記ブロック２７には、当該ブロック２７が昇降する際にガイドとなるロッド３０が設けられ、ロッド３０は、フレーム２２に取り付けられたビーム３１に挿通されている。
【００３２】
ブロック２７には、保持ピン２８に設けられたピニオン３２に噛合するラック３３が設けられている。ラック３３をシリンダ３４で移動させると、ピニオン３２が回転し、保持ピン２８が回転する。保持ピン２８の先端のフック２９は、図８に示すようにセグメント１の中央部に形成された係合穴３５に挿入され、90度回転されることにより係合するようになっている。また、セグメント１には、位置決めピン２５が挿入されるテーパ状の位置決め穴３６が形成されている。なお、図８に示すセグメントは、図示はしてないが実際には図３に示すもののようにボルト箱穴６やボルト３を有している。
【００３３】
組付セグメント１の把持は次のようにして行う。まず、エレクタ９のフレーム２２を組付セグメント１の上方に移動させ、位置決めピン２５を下降させて位置決めピン２５の先端部を組付セグメント１の位置決め穴３６に挿入する。これにより、組付セグメント１とエレクタ９との位置関係が略決まる。そして、保持ピン２８をシリンダ２６によって下降させ、保持ピン２８の先端のフック２９を組付セグメント１の係合穴３５に挿入する。そして、保持ピン２８をラック３３で90度回転させてフック２９を係合穴３５に係合させた後、保持ピン２８を引き上げると共に位置決めピン２５を押し下げる。これにより、組付セグメント１が決まった位置関係で強固にエレクタ９に固定される。
【００３４】
次に、リング間およびピース間の着脱手段１１ａ，１１ｂの概要を図９〜図１１に示す。これらの着脱手段１１ａ，１１ｂは、リング間用とピース間用とで本質的な違いがなく、リング間用着脱手段１１ａについては図１および図２に概要を示したので、以下ではピース間用着脱手段１１ｂのみを説明する。
【００３５】
この着脱手段１１ｂは、エレクタ９のフレーム２２にトンネル径方向に沿って設けられた径方向ガイド４０と、径方向ガイド４０に係合して移動する径方向移動台４１と、径方向移動台４１にトンネル周方向に沿って設けられた周方向移動ガイド４２と、周方向移動ガイド４２に係合して移動する周方向移動台４３と、周方向移動台４３に設けられボルト３の頭部３ｂを保持して正逆回転させるボルト保持部４４とを有している。
【００３６】
径方向移動台４１は、一端が径方向ガイド４０に他端が径方向移動台４１に接続されたシリンダ４５によって移動する。周方向移動台４３は、一端が周方向移動ガイド４２に他端が周方向移動台４３に接続されたシリンダ４６によって移動する。ボルト保持部４４は、周方向移動台４３に設けられたケーシング４７を有している。ケーシング４７には、モータ４８が取り付けられている。ケーシング４７内には、モータ４８のピニオン４９と、ピニオン４９と噛合してギヤトレーンを構成するギヤ５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、ギヤ５０ｃに噛合する外歯ギヤを有し実質的にボルト３の頭部３ｂを保持するソケット５１とが設けられている。ソケット５１内には、ボルト頭部３ｂを磁気的に吸着するリング状の磁石５２が設けられている。
【００３７】
この構成によれば、図３(b),(c) に示すようにセグメント１の周方向の端部のネジ穴４に仮締めされたボルト３は、その頭部３ｂがソケット５１内の磁石５２に吸着されて保持され、モータ４８を正逆回転させることにより、ネジ穴４に対して緩め方向または締込み方向に回転することになる。よって、この着脱手段１１ｂを用いれば、前述したように図４のようにピース間のセグメント１，１を、ボルト供給機構なしで連結することができ、セグメント１をボルト３で自動的に締結する装置の低コスト化を図ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態にあっては、上記エレクタ９に、リング間用（軸方向締結用）の着脱手段１１ａとピース間用（周方向締結用）の着脱手段１１ｂとの双方を設けたものを示したが、これに限らずいずれか一方のみを設けて他方は作業員の手作業等によってセグメント同士を連結するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るトンネル構築装置によれば、セグメント同士をボルトで自動的に締結する際に必要となるボルト供給機構が不要となると共に、構造簡潔にして低コストとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すトンネル構築装置によるセグメント組立手順を示す図である。
【図２】図１の続きのセグメント組立手順を示す図である。
【図３】上記セグメントの斜視図である。
【図４】上記セグメントにより構築されたトンネルの断面図である。
【図５】上記セグメントを組付けるエレクタの背面図である。
【図６】上記エレクタの側面図である。
【図７】上記エレクタに備えられた把持部を示す概略図であり、図７(a) は正面図、図７(b) は図７(a) の b-b線断面図である。
【図８】上記把持部に把持されるセグメントの斜視図である。
【図９】上記エレクタに備えられた着脱手段を示す側面図である。
【図１０】図９の X-X線矢視図である。
【図１１】図９の XI-XI線矢視図である。
【符号の説明】
１セグメント
３ボルト
３ｂボルトの頭部
４ネジ穴
８挿通穴
９エレクタ
１１着脱手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel construction apparatus that constructs a tunnel by fastening segments with bolts.
[0002]
[Prior art]
On the inner surface of the mine excavated by the shield machine, a plurality of segments are assembled in the axial direction and the circumferential direction by bolts and nuts to construct a tunnel. Specifically, an assembly segment to be newly assembled is gripped by an assembly device called an erector, and is moved next to an already installed existing segment. Then, the segments are connected with bolts and nuts to construct a tunnel.
[0003]
In recent years, a device has been developed in which a fastening means for automatically fastening bolts and nuts for connecting segments to each other is provided in the above-mentioned erector so that the bolts and nuts are automatically fastened without human intervention. However, in the case of automatic fastening in this way, a bolt and nut supply mechanism for supplying bolts and nuts to the fastening means is required, resulting in complication of the apparatus.
[0004]
Therefore, a recess for temporarily holding a bolt for connecting the segments to each other is provided on the wall surface of the bolt box hole provided in the end of the inner peripheral surface of the segment, and the bolt is inserted into the recess via an elastic ring. Is proposed, in which the bolt supply mechanism is omitted by temporarily holding the head of the bolt, grasping and pulling the shaft of the bolt with an auxiliary hand provided on the erector, and delivering the bolt to the fastening means. (Japanese Patent Laid-Open No. 8-158799 etc.).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this case, it is necessary to specially provide a recess and an elastic ring for temporarily holding the bolts in the bolt box holes of all the segments, resulting in an increase in cost. In addition, an auxiliary hand is required for gripping and pulling the shaft portion of the temporarily held bolt and transferring the bolt to the fastening means. Further, since the bolt is transferred from the auxiliary hand to the fastening means in the bolt box hole, a large space is required in the bolt box hole, which is not preferable in terms of the strength of the segment.
[0006]
The object of the present invention, which was created in view of the above circumstances, is to provide a tunnel construction device that does not require a bolt supply mechanism, has a simple structure, and is low in cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a screw hole at the end of the assembly segment and temporarily tightens a bolt for connecting the segments to the screw hole, and the bolt is inserted into the existing segment. The bolt head is temporarily tightened to the screw hole of the gripped assembly segment on the erector that grips the assembly segment and moves next to the existing segment. Is provided with attachment / detachment means for holding and attaching.
[0008]
According to the present invention, after the erector grips the assembly segment, the attaching / detaching means provided on the erector temporarily removes the bolt while holding the head of the bolt temporarily tightened in the screw hole of the assembly segment. Here, when the erector grips the assembly segment, the assembly segment and the erector are integrated into the same coordinate system, so the attaching / detaching means provided on the erector is temporarily tightened into the screw holes of the assembly segment. The head of the bolt can be accurately held, and the bolt can be securely removed.
[0009]
Then, after the erector moves the assembly segment next to the existing segment, the attaching / detaching means tightens the bolt removed from the assembly segment again into the screw hole of the assembly segment through the insertion hole of the existing segment. Consolidate assembly segments. Here, since the assembly segment and the erector are integrated into the same coordinate system, the attachment / detachment means provided on the erector is always the same as when the bolt is loosened with respect to the screw hole of the assembly segment. The positional relationship can be reproduced, and the gripped bolt can be accurately tightened into the screw hole of the assembly segment.
[0010]
As described above, since the segments are connected to each other using the bolts temporarily tightened in the screw holes of the assembled segments, a bolt supply mechanism is not necessary. Further, since the bolt head protruding from the end of the segment is held by the attaching / detaching means, the auxiliary hand for holding the bolt shaft portion as in the prior art becomes unnecessary, and the cost is reduced.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
The segments used in the tunnel construction apparatus according to this embodiment are shown in FIGS. 3 (a), (b), and (c). As shown in the drawing, a screw hole 4 into which a bolt 3 for connecting the segments 1 to each other is fastened is provided on the assembly surface 2 at the rear end in the tunnel axis direction of the segments 1a, 1b, 1c. A plurality are provided along. The bolts 3 are temporarily tightened in the screw holes 4, respectively.
[0013]
A plurality of bolt box holes 6 for inserting the bolts 3 from the radially inner side are provided along the circumferential direction of the segment 1 on the inner peripheral surface 5 in the tunnel axial direction front of the segment 1. . Insertion holes 8 through which the bolts 3 are inserted are respectively provided in the wall surface 7 on the end side of the segment 1 of the bolt box holes 6. The insertion hole 8 is formed so that the hole diameter is larger than the shaft portion 3a of the bolt 3 and smaller than the head portion 3b of the bolt 3, and there is some clearance (margin) when the shaft portion 3a of the bolt 3 is inserted. It has come to occur.
[0014]
A side cross section of the segment 1 is shown in FIG. In FIG. 1 (a), the right side of segment 1 is the tunnel rear (vertical shaft side), and the left side is the tunnel front (face side). The segment 1 is gripped by the gripping portion 10 of the erector 9 as shown in FIG. The erector 9 holds the assembly segment 1 to be newly assembled and moves it to a position next to the existing segment 1 that has already been assembled.
[0015]
The erector 9 is provided with an attaching / detaching means 11 a for holding the head 3 b of the bolt 3 temporarily tightened in the screw hole 4 of the assembly segment 1 gripped by the erector 9 and attaching / detaching the bolt 3 from the screw hole 4. ing. The attaching / detaching means 11a includes a radial guide 12 provided on the erector 9 along the tunnel radial direction, a radial moving table 13 that moves by engaging with the radial guide 12, and a radial axis on the radial moving table 13. An axial movement guide 14 provided along the axial direction, an axial movement table 15 that moves by engaging with the axial movement guide 14, and a head 3b of the bolt 6 provided on the axial movement table 15 are held. And a bolt holding portion 16 that rotates forward and backward.
[0016]
As shown in FIG. 1 (b), if the assembly segment 1 is gripped by the erector 9, as shown in FIG. 1 (c), the radial moving table 13 and the axial moving table 15 are appropriately moved, The bolt holding part 16 is fitted on the head 3 b of the bolt 3 temporarily tightened in the screw hole 4 of the assembly segment 1. At this time, since the erector 9 holds the assembled segment 1, the assembled segment 1 and the erector 9 are integrated into the same coordinate system, and the bolt holding portion 16 provided on the erector 9 has an axial direction. The head 3b of the bolt 3 temporarily tightened in the screw hole 4 of the assembly segment 1 can be accurately held with only the radial direction and the two degrees of freedom.
[0017]
Next, the axial movement stage 15 is moved to the rear of the tunnel while rotating the bolt 3 in the loosening direction by the bolt holding part 16, and the held bolt 3 is pulled out from the screw hole 4. The pulled-out bolt 3 has its head 3 b held by the bolt holding portion 16 and is separated from the assembly segment 1. Next, the radial moving table 13 is moved inward of the tunnel, and the bolt holding portion 16 and the bolt 3 held thereon are moved next to the existing segment 1 as shown in FIG. Move to a position that will not get in the way.
[0018]
Then, as shown in FIG. 2 (d), the assembly segment 1 is moved next to the existing segment 1 by the erector 9, and as shown in FIG. 2 (e), the radial moving table 13 is moved outside the tunnel. At the same time, the axial movement table 15 is moved forward of the tunnel, and the bolt holding portion 16 and the bolt 3 held by the bolt holding portion 16 are inserted into the bolt box hole 6 of the existing segment 1. Then, while rotating the bolt 3 by the bolt holding portion 16, the axial moving table 15 is moved forward of the tunnel, and the bolt 3 is tightened to the screw hole 4 of the assembly segment 1 through the insertion hole 8 of the existing segment 1. Include.
[0019]
At this time, since the assembly segment 1 and the erector 9 are integrated into the same coordinate system, the bolt holding portion 16 provided in the erector 9 is bolted to the screw hole 4 of the assembly segment 1. The same positional relationship can always be reproduced as when 3 is loosened, and the gripped bolt 3 can be accurately tightened into the screw hole 4 of the assembly segment 1. It should be noted that the bolt 3 (male screw) and the screw hole 4 (female screw) cannot be screwed together even if they are slightly misaligned. It is important to be able to reproduce the positional relationship.
[0020]
On the other hand, since the bolt holding part 16 is separated from the insertion hole 8 of the existing segment 1 and does not have the same coordinate system, the bolt 3 of the bolt holding part 16 is accurately inserted into the center of the insertion hole 8. However, since the hole diameter of the insertion hole 8 is slightly larger than the diameter of the shaft portion 3a of the bolt 3, the bolt 3 of the bolt holding portion 16 and the insertion hole 8 are within the clearance range. Even if the positional relationship is shifted, the bolt 3 can be passed through the insertion hole 8. That is, even if the insertion hole 8 and the bolt holding part 16 are not separated and have the same coordinate system, the segments 1 and 1 can be connected to each other without any problem.
[0021]
Thereafter, as shown in FIG. 2 (f), the grip portion 10 of the erector 9 is separated from the assembly segment 1, and the erector 9 is moved away from the assembly segment 1 to complete the assembly.
[0022]
As described above, since the segments 1 and 1 are connected to each other by using the bolt 3 temporarily tightened in the screw hole 4 of the assembly segment 1, a bolt supply mechanism is provided for an apparatus for automatically assembling the segment 1 with the bolt 3. It becomes unnecessary and becomes low-cost. Further, since the head 3b of the bolt 3 protruding from the end of the segment 1 is held and detached by the bolt holding part 16 of the attaching / detaching means 11 provided in the erector 9, the shaft part 3a of the bolt 3 is held as in the conventional case. This eliminates the need for an auxiliary hand to be used and reduces the cost. Therefore, a tunnel construction device with a simple structure and low cost can be realized.
[0023]
The case where the segments 1 and 1 adjacent to each other in the tunnel axis direction (segments between the rings) are connected has been described above, but the same applies to the case where the segments adjacent to each other in the tunnel circumferential direction (segments between pieces) are connected. It is. The connection of segments between pieces will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
[0024]
First, the segment 1a shown in FIG. 3 (a) is gripped by the erector 9, and the above-described FIGS. 1 (a), (b), (c) and FIGS. 2 (d), (e), ( Bolt box holes 6 similar to those in the axial direction described above are formed at both ends in the circumferential direction of the inner peripheral surface of the segment 1a that are assembled to the existing segment 1 in the procedure of f). The wall surface 7 on the end side of the bolt box hole 6 is provided with insertion holes 8 similar to those in the axial direction described above.
[0025]
Next, the segment 1b shown in FIG. 3 (b) is gripped by the erector 9 and assembled next to the segment 1a in the circumferential direction as shown in FIG. In this segment 1b, as shown in FIG. 3 (b), a bolt box hole 6 is formed at one end in the circumferential direction, an insertion hole 8 is formed at the wall surface 7, and a screw hole 4 is formed at the other end. The bolt 3 is temporarily tightened. In the segment 1b shown in FIG. 3 (b), the bolt 3 is removed by the attaching / detaching means 11b (described later) shown in FIG. Is moved next to the circumferential direction of the existing segment 1a (segment in FIG. 3A).
[0026]
Thereafter, the bolt 3 held by the attaching / detaching means 11b is tightened again into the screw hole 4 of the assembly segment 1b through the insertion hole 8 of the existing segment 1a, and the segment 1b is connected to the segment 1a. Next, a segment 1b as shown in FIG. 3 (b) is connected next to the circumferential direction of the segment 1b assembled in this manner. Finally, as shown in FIG. 3 (c), the segment 1c having the screw holes 4 and the bolts 3 at both ends in the circumferential direction is held by the erector 9, and the attaching / detaching means 11b removes the existing segment 1b as shown in FIG. Connect between them.
[0027]
As described above, even when connecting the segments 1 between the pieces, the assembled segment 1 is temporarily tightened into the screw holes 4 of the gripped assembled segment 1 in a state where the assembled segment 1 is gripped by the erector 9 and integrated. Since the bolt 3 is attached / detached by the attaching / detaching means 11b provided on the erector 9, the bolt 3 can be reliably attached / detached by the attaching / detaching means. Further, the insertion hole 8 of the existing segment 1 and the bolt 3 gripped by the attaching / detaching means 11b are not separated and have the same coordinate system, but a predetermined clearance is provided between the insertion hole 8 and the bolt shaft portion 3a. Therefore, if it is out of the range, it can be inserted without any problem.
[0028]
Below, the erector 9 which has the attachment / detachment means 11a, 11b and the grip portion 10 described above will be described with reference to FIGS.
[0029]
FIG. 5 is a view of the erector 9 as viewed from the rear in the tunnel axis direction, and FIG. 6 is a view of the erector 9 as viewed from the left side. In the figure, the suspended beam 20 is turnable in the tunnel circumferential direction by a turning mechanism (not shown), and is movable in the tunnel radial direction by a cylinder 21.
[0030]
A frame 22 that freely moves in the tunnel axis direction is attached to the suspended beam 20 via a guide rod 23. The frame 22 is connected between the rings for connecting the segment 1 between the rings with a bolt 3. The attaching / detaching means 11a, the attaching / detaching means 11b between the pieces for connecting the segment 1 between the pieces with the bolt 3, and the gripping part 10 for holding the assembly segment 1 are provided. Four attachment / detachment means 11a between the rings are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the tunnel. The attaching / detaching means 11b between the pieces is arranged at both ends of the gripped segment 1 in the circumferential direction.
[0031]
An outline of the gripping unit 10 is shown in FIG. As shown in the figure, the gripper 10 includes a tip-shaped positioning pin 25 that is moved up and down by a cylinder 24, a block 27 that is moved up and down by a cylinder 26, and a holding pin 28 that is rotatably attached to the block 27. And a hook 29 provided at the tip of the holding pin 28. The block 27 is provided with a rod 30 that serves as a guide when the block 27 moves up and down, and the rod 30 is inserted into a beam 31 attached to the frame 22.
[0032]
The block 27 is provided with a rack 33 that meshes with a pinion 32 provided on the holding pin 28. When the rack 33 is moved by the cylinder 34, the pinion 32 rotates and the holding pin 28 rotates. The hook 29 at the tip of the holding pin 28 is inserted into an engagement hole 35 formed at the center of the segment 1 as shown in FIG. 8, and is engaged by rotating 90 degrees. The segment 1 has a tapered positioning hole 36 into which the positioning pin 25 is inserted. Although not shown, the segment shown in FIG. 8 actually has bolt box holes 6 and bolts 3 as shown in FIG.
[0033]
The assembly segment 1 is gripped as follows. First, the frame 22 of the erector 9 is moved above the assembly segment 1, the positioning pin 25 is lowered, and the tip of the positioning pin 25 is inserted into the positioning hole 36 of the assembly segment 1. Thereby, the positional relationship between the assembly segment 1 and the erector 9 is substantially determined. Then, the holding pin 28 is lowered by the cylinder 26, and the hook 29 at the tip of the holding pin 28 is inserted into the engagement hole 35 of the assembly segment 1. Then, after the holding pin 28 is rotated 90 degrees by the rack 33 and the hook 29 is engaged with the engaging hole 35, the holding pin 28 is pulled up and the positioning pin 25 is pushed down. Thereby, the assembly | attachment segment 1 is firmly fixed to the erector 9 by the fixed positional relationship.
[0034]
Next, the outline of the attaching / detaching means 11a, 11b between the rings and between the pieces is shown in FIGS. These attachment / detachment means 11a and 11b are essentially the same between the ring and between the pieces, and the attachment / detachment means 11a between the rings is outlined in FIG. 1 and FIG. Only the attaching / detaching means 11b will be described.
[0035]
The attaching / detaching means 11b includes a radial guide 40 provided on the frame 22 of the erector 9 along the tunnel radial direction, a radial moving table 41 that moves by engaging with the radial guide 40, and a radial moving table 41. A circumferential movement guide 42 provided along the circumferential direction of the tunnel, a circumferential movement table 43 that moves by engaging with the circumferential movement guide 42, and a head 3 b of the bolt 3 provided on the circumferential movement table 43. And a bolt holding portion 44 that rotates forward and reverse.
[0036]
The radial moving table 41 is moved by a cylinder 45 having one end connected to the radial guide 40 and the other end connected to the radial moving table 41. The circumferential moving table 43 is moved by a cylinder 46 having one end connected to the circumferential moving guide 42 and the other end connected to the circumferential moving table 43. The bolt holding part 44 has a casing 47 provided on the circumferential moving table 43. A motor 48 is attached to the casing 47. The casing 47 includes a pinion 49 of the motor 48, gears 50 a, 50 b, 50 c that mesh with the pinion 49 to form a gear train, and external gears that mesh with the gear 50 c, and substantially the head of the bolt 3. A socket 51 for holding 3b is provided. In the socket 51, a ring-shaped magnet 52 that magnetically attracts the bolt head 3b is provided.
[0037]
According to this structure, as shown in FIGS. 3B and 3C, the bolt 3 temporarily tightened in the screw hole 4 at the circumferential end of the segment 1 has a head 3b whose magnet is in the socket 51. By being attracted and held by 52 and rotating the motor 48 forward and backward, the motor 48 rotates in the loosening direction or the tightening direction with respect to the screw hole 4. Therefore, if this attaching / detaching means 11b is used, the segments 1 and 1 between the pieces can be connected without the bolt supply mechanism as shown in FIG. 4, and the segment 1 is automatically fastened by the bolt 3 as described above. The cost of the apparatus can be reduced.
[0038]
In the present embodiment, the above-mentioned erector 9 is provided with both an attachment / detachment means 11a for inter-ring (for axial fastening) and an attachment / detachment means 11b for inter-piece (for circumferential fastening). However, the present invention is not limited to this, and only one of them may be provided, and the other may be connected to each other by an operator's manual work.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the tunnel construction device according to the present invention eliminates the need for a bolt supply mechanism that is required when the segments are automatically fastened with bolts, and simplifies the structure and reduces the cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a segment assembling procedure by a tunnel construction device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a segment assembling procedure continued from FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view of the segment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a tunnel constructed by the segments.
FIG. 5 is a rear view of an erector for assembling the segments.
FIG. 6 is a side view of the erector.
7A and 7B are schematic views showing a gripping portion provided in the erector, where FIG. 7A is a front view and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 7A.
FIG. 8 is a perspective view of a segment gripped by the grip portion.
FIG. 9 is a side view showing attachment / detachment means provided in the erector.
10 is a view taken along line XX in FIG.
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Segment 3 Bolt 3b Bolt head 4 Screw hole 8 Insertion hole 9 Electa 11 Attachment / detachment means

Claims

In a tunnel construction device that constructs a tunnel by moving the assembly segment to be newly assembled next to an existing segment that has already been assembled, a screw hole is provided at the end of the assembly segment. The bolts for connecting the segments to the screw holes are temporarily tightened, and the existing segments are provided with insertion holes through which the bolts are inserted and the bolt heads are locked. A tunnel construction apparatus characterized in that an erector that moves next to an existing segment is provided with attachment / detachment means that holds and removes a head of a bolt temporarily tightened in a screw hole of a grasped assembly segment.